JPH0798976B2 - 鉄損の低い薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法 - Google Patents

鉄損の低い薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法

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JPH0798976B2 JP61019192A JP1919286A JPH0798976B2 JP H0798976 B2 JPH0798976 B2 JP H0798976B2 JP 61019192 A JP61019192 A JP 61019192A JP 1919286 A JP1919286 A JP 1919286A JP H0798976 B2 JPH0798976 B2 JP H0798976B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄損の低い薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製
造方法に関する。
〔従来の技術〕
方向性電磁鋼板は主にトランスその他の電気機器の鉄心
材料に使用されているもので、磁気特性として励磁特性
と鉄損特性が良好でなくてはならない。
この方向性電磁鋼板は通常2次再結晶現象を利用して、
鋼板面に{110}面、圧延方向に〈001〉軸をもったいわ
ゆるゴス方位を発達させることによって得られている。
良好な磁気特性を得るには磁化容易軸の〈001〉軸を圧
延方向に高度に揃えることが重要である。この他に板
厚、結晶粒度、固有抵抗、表面被膜、鋼板の純度等も磁
気特性に大きな影響を及ぼす。
一方向性電磁鋼板の方向性はAIN,MnSをインヒビターと
して利用した強圧下最終冷延を特徴とする方法により大
巾に向上し、それにともなって鉄損特性も大巾に向上し
てきた。
近年、エネルギー価格の高騰を背景とし、トランスメー
カーは省エネルギータイプトランス用の素材として低鉄
損材への指向を一段と強めている。
鉄損を低減するにはSi含有量を多くしたり、鋼板の板厚
を薄くすることが有効であることが以前から知られてい
る。ところがSi含有量が多くなると鋼板は脆化し、冷延
が困難になるという問題がある。鋼板の板厚を薄くする
と渦電流損が減少するが、しかし一般に、方向性電磁鋼
板は仕上板厚が例えば0.28mm以下と薄くなると仕上焼鈍
において2次再結晶の発現が不安定となり、線状細粒あ
るいは全面細粒が生じ磁気特性不良が生じることがあ
る。
この安定化を図るための種々検討がなされている。例え
ば特開昭58-217630号公報では珪素鋼スラブ中にSn,Cuを
添加し、インヒビターを微細に析出させ2次再結晶の発
現を安定化し、薄手の方向性電磁鋼板を得ることが示さ
れている。また特開昭59-70723号公報では仕上板厚に冷
延後の脱炭焼鈍にあたって、予備焼鈍を行ない次いで脱
炭焼鈍することが提案されている。
これらによって、仕上焼鈍において2次再結晶の発現が
安定化され、鉄損の低い薄手の方向性電磁鋼板が製造さ
れるようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、方向性電磁鋼板の製造コストの低下、歩留り
向上、生産性の向上等のために、珪素鋼スラブは連続鋳
造にて製造される。該スラブは、熱間圧延に先立ってAl
N,MnS,MnSe等のインヒビターを形成する成分を鋼中に固
溶させるために、高温例えば1250〜1450℃の温度に加熱
される。インヒビターの作用を十分に奏させるにはスラ
ブ加熱において十分に熟熱することが重要であるが、こ
の加熱において一方では連続鋳造されたスラブは鋳込み
とその後の冷却の特長から結晶粒が粗大化し、特にスラ
ブの中心層に(100)繊維方位をもつ粗大化粒が生じる
ことがある。係かる珪素鋼スラブを素材として方向性電
磁鋼板を製造するさいにはスラブの予備圧延などの対策
を講じても、線状細粒が生じたり鋼板の長手方向におい
て磁気特性がバラツキ、例えばコイルの先端部、後端部
で劣化することがある。
とくに板厚0.28mm以下の薄手方向性電磁鋼板を製造する
場合には、鋼板表面に存在するゴス方位核発生領域が薄
く、またインヒビターの作用も弱化の傾向があり、磁気
特性のすぐれたものを安定して製造することが難しい。
そもそも、一方向性電磁鋼板の二次再結晶は、一次再結
晶粒のうちの好ましい粒(GOSS方位粒)を選択的に成長
させるものであり、これは、主に一次再結晶粒の集合組
織と鋼の温度履歴に強く関係する仕上げ焼鈍時のインヒ
ビターの分解状況に大きく依存する。特に二次再結晶の
安定しにくい薄手材(0.28mm以下)では、生産性向上等
のために仕上げ焼鈍での昇温速度を上げると、昇温中で
のインヒビターの分解が遅くなり、GOSS粒方位の発現が
充分に行なわれずに、良好な磁気特性が得られない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は鉄損が低い薄手の高磁束密度の方向性電磁鋼板
を仕上げ焼鈍の昇温速度の大きい場合でも安定して製造
することを目的とする。その要旨はC:0.030〜0.100%,S
i:2.5〜4.0%,Mn:0.02〜0.20%,SあるいはSeの少なくと
も1種を0.01〜0.05%含有し、またはさらに酸可溶Al:
0.015〜0.050%,N:0.0040〜0.0100%を含有する珪素鋼
スラブを熱延し、1回以上の焼鈍と、1回以上の冷延に
より0.28mm以下の最終板厚とし、脱炭焼鈍し、焼鈍分離
剤を塗布し仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法にお
いて、1回目の冷延前に、700〜1200℃に加熱し、黒化
点温度以下に平均15℃/秒以上の冷却速度で冷却する結
晶組織改善焼鈍を行い、仕上げ焼鈍での800〜1150℃の
間の加熱速度を15〜25℃/時間とすることを特徴とする
鉄損の低い薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法に
ある。
以下に、本発明について詳細に説明する。
本発明において出発素材である珪素鋼スラブの鋼成分に
ついて述べる。
Cはその含有量が少なくなると二次再結晶が不良となる
ので0.030%以上とする。一方、0.100%を超えると脱炭
不良となり、磁気特性を劣化する。
Siは2.5%未満では固有抵抗が低く、低鉄損が得られな
い。一方4.0%を超えると冷延性が著しく劣化する。
MnはSまたはSeと結合し、インヒビターとしてMnSまた
はMnSeを形成させるために必要な成分である。適切なイ
ンヒビター効果を奏するためにはMnを0.02〜0.20%含有
する必要がある。前記範囲を外れると2次再結晶が不安
定となる。SまたはSeは0.01%未満では十分なインヒビ
ター効果が得られず、一方0.05%を超えると純化に要す
る時間が長くなり好ましくない。このSとSeは少なくと
も一種が含有されていればよい。
または、さらに酸可溶Al(以下にSolAlという)および
NはインヒビターとしてのAlNを形成するために必要な
成分であり、SolAlは0.015%未満では鋼板の方向性が劣
り、0.050%を超えると2次再結晶が不安定となる。N
は0.0040%未満では二次再結晶が不安定となり、0.0100
%を超えるとブリスターが発生する。
インヒビター形成元素としてはこれらの他に、0.4%以
下のSn,Sb,As,Bi,Cu,Cr,Mo,Wの1種または2種以上が必
要に応じて含有される。これらの前記上限値は、その含
有量が多くなると2次再結晶の成長が阻害されるので、
これを防ぐために定められたものである。
前記成分を含む珪素鋼スラブを所定温度例えば1250〜14
50℃に加熱し、熱延する。ところで、珪素鋼スラブは歩
留り向上、製造コストの低減などのために連続鋳造によ
り製造されるが、該珪素鋼スラブはインヒビター例えば
AlN,MnS等を形成する成分を鋼に十分に固溶させるため
に前記加熱が行われる。この加熱により連続鋳造製の珪
素鋼スラブは結晶粒が粗大化し、この粗大化の影響は熱
延された熱延板においても当然残り、粗大延伸粒が存在
する。これは仕上焼鈍後の鋼板の磁気特性を劣化させる
一因となり、また鋼板の長手方向においての磁気特性の
バラツキをもたらす。
これらを改善するために1回目の冷延を行う前に熱延板
を700〜1200℃の温度に加熱し、黒化点温度以下に平均1
5℃/秒以上の冷却速度で冷却する結晶組織改善焼鈍を
行う。熱延のままの鋼板には加工による繊維組織が点在
して残存している。焼鈍で、繊維組織を少なくとも部分
的に再結晶させまた炭化物を若干微細にすることにより
結晶組織を改善する。700℃以上の温度に加熱するの
は、700℃未満の温度では磁気特性の改善がなされずま
た1200℃超ではインヒビターが分解し、2次再結晶が不
良となるからである。本発明での重要な一つの要件はこ
の焼鈍における冷却条件であるが、これを実験結果を示
す第1図、第2図を参照して述べる。この実験ではC:0.
082%,Si:3.25%,Mn:0.075%,S:0.024%,SolAl:0.026
%,N:0.0083%含む珪素鋼スラブを1400℃に加熱し、2.3
mmに熱延した。次いで熱延板を温度1000℃(保持時間90
秒)に加熱し、その後の冷却速度を変えて冷却した。そ
の後、冷延し、焼鈍し、冷延して板厚0.20mmとし、仕上
焼鈍は加熱速度を種々に変えて加熱し1200℃で行ない、
鉄損値W17/50と磁束密度B10の測定し、その結果を第
1図、第2図に示す。この図から明らかなように、冷却
速度が速くなり平均冷却速度が15℃/秒以上になると鉄
損は低下し、磁束密度は優れてくる。また仕上焼鈍にお
ける加熱速度の変化の影響が弱くなり、鋼板の長手方向
における磁気特性のバラツキの解消が図られるのに他な
らない作用効果を奏する。
従って本発明では平均15℃/秒以上の速度で冷却する。
その冷却は熱延板の黒化点温度以下まで行う。この冷却
終了の温度が高いと磁気特性は向上しないので黒化点以
下とする。
加熱時間は限定する必要はないが、30秒〜30分程度にす
ればよい。
1回目の冷延は例えば圧下率10〜80%で行う。この圧下
率が10%未満では粗大化延伸粒が残存し、また80%超で
は二次再結晶が不安定化し磁気特性が劣化する。好まし
い1回目の圧下率は10〜50%である。その後、インヒビ
ターを微細にして分散析出させるため焼鈍が行われる。
あるいは中間焼鈍が行われる。
冷延は所定の最終板厚0.28mm以下にするために行われ
る。
次いで脱炭焼鈍されMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗
布し、800〜1150℃を15〜25℃/時間で昇温して仕上げ
焼鈍される。これらの条件の限定理由を述べる。
仕上げ焼鈍においては800℃未満では、粒成長はほとん
ど起こらない。また800℃未満でインヒビターの形態変
化は生じない、また1150℃は、二次再結晶開始温度の上
限であるので、この焼鈍の条件の特定は、800〜1150℃
の温度範囲において行えば十分である。
昇温速度の上限値25℃/時間は、実際の工業生産での箱
型焼鈍炉では5t以上のコイル状の鋼板を焼鈍するのであ
り、これを越えての昇温は設備的には不可能であること
から決定した。下限値の15℃/時間はこの昇温速度以上
で、第1図、第2図に示される様に、本願発明の熱延板
焼鈍の冷却速度とすることの効果が顕著に現わることか
ら決定した。この様な効果が得られることの理由は定か
ではないが、二次再結晶直前の集合組織が改善され、二
次再結晶における良好なGOSS方位粒の成長のインヒビタ
ー分解への依存性が減少するためと推定される。
更に必要に応じて、その後、絶縁コーティング処理と平
坦化焼鈍が行われる。
〔実施例〕
次に実施例を述べる。
実施例1 C:0.082%,Si:3.23%,Mn:0.080%,S:0.026%,SolAl:0.0
26%,N:0.0084%,Sn:0.12%,Cu:0.072%を含む珪素鋼ス
ラブを熱延した板厚2.3mmの熱延板を1000℃で90秒焼鈍
後、冷却開始から黒化点までの平均冷却速度を(A)25
℃/秒、(B)20℃/秒、(C)15℃/秒、(D)13℃
/秒として冷却し、次いで板厚1.45mmに冷延した。その
後1125℃で10秒、900℃で90秒焼鈍後急冷し、温間圧延
で0.195mmとした。得られた冷延板を公知の方法で脱炭
焼鈍しMgOを主成分とする焼鈍分離剤を塗布した後、仕
上げ焼鈍を行なった。次いでリン酸と無水クロム酸を主
成分とする張力コーティングを施して一方向性電磁鋼板
を得た。この時の仕上げ焼鈍時の最冷点と、最外周、最
内周の鉄損W17/50、磁束密度B10を測定し、その結果
を第1表に示す。
実施例2 C:0.048%,Si:3.25%,Mn:0.059%,S:0.027%,N:0.0040
%,Cu:0.16%を含む珪素鋼スラブを2.1mmの板厚に熱延
した熱延板を、980℃で120秒焼鈍後、冷却開始から黒化
点までの冷速(A)25℃/秒、(B)20℃/秒、(C)
10℃/秒として冷却し、次いで0.64mmの厚みに冷延し
た。その後980℃で90秒の中間焼鈍を行い0.23m/mの厚み
に最終冷延をした。
得られた冷延板を公知の方法で脱炭焼鈍、焼鈍分離剤を
塗布し仕上焼鈍、矯正焼鈍を行い、コーティングを施し
て製品を得た。
このときの仕上げ焼鈍時の最冷点と、最外周、最内周の
鉄損W17/50、磁束密度B10を測定し、その結果を第2
表に示す。
〔効果〕 本発明によると実施例からも明らかなように、鉄損が低
く、磁束密度がすぐれ、またそれらの特性はコイル内に
おいてのバラツキが少なく、薄手高磁束密度方向性電磁
鋼板が安定して製造される作用効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明において熱延板の結晶粒組織改善焼鈍の
冷却速度が鉄損に及ぼす影響を調査した一実験結果を示
すグラフである。 第2図は熱延板の結晶粒組織改善焼鈍の冷却速度が磁束
密度に及ぼす影響を調査した一実験結果を示すグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲吉▼冨 康成 福岡県北九州市八幡東区枝光1−1−1 新日本製鐵株式会社第3技術研究所内 (56)参考文献 特公 昭46−23820(JP,B1) 特公 昭59−48934(JP,B2)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%でC:0.030〜0.100%,Si:2.5〜4.0
    %,Mn:0.02〜0.20%,SあるいはSeの少なくとも1種を0.
    01〜0.05%含有し、またはさらに酸可溶Al:0.015〜0.05
    0%,N:0.0040〜0.0100%を含有する珪素鋼スラブを熱延
    し、1回以上の焼鈍と1回以上の冷延により0.28mm以下
    の最終板厚とし、脱炭焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布し、仕
    上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法において、1回目
    の冷延前に、700〜1200℃に加熱し、黒化点温度以下に
    平均15℃/秒以上の冷却速度で冷却する結晶粒組織改善
    焼鈍を行い、仕上げ焼鈍での800〜1150℃の間の加熱速
    度を15〜25℃/時間とすることを特徴とする鉄損の低い
    薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】重量%でC:0.030〜0.100%,Si:2.5〜4.0
    %,Mn:0.02〜0.20%,SあるいはSeの少なくとも1種を0.
    01〜0.05%含有し、またはさらに酸可溶Al:0.015〜0.05
    0%,N:0.0040〜0.0100%と、0.4%以下のSn,Sb,As,Bi,C
    u,Cr,Mo,Wの1種または2種以上を含有する珪素鋼スラ
    ブを熱延し、1回以上の焼鈍と1回以上の冷延により0.
    28mm以下の最終板厚とし、脱炭焼鈍し、焼鈍分離剤を塗
    布し、仕上焼鈍する方向性電磁鋼板の製造方法におい
    て、1回目の冷延前に、700〜1200℃に加熱し、黒化点
    温度以下に平均15℃/秒以上の冷却速度で冷却する結晶
    粒組織改善焼鈍を行い、仕上げ焼鈍での800〜1150℃間
    の加熱速度を15〜25℃/時間とすることを特徴とする鉄
    損の低い薄手高磁束密度方向性電磁鋼板の製造方法。
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